CN104834246B - 汽车控制器和应用于汽车控制器的状态同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种汽车控制器和应用于汽车控制器的状态同步方法，其中，汽车控制器包括设置有输入端口和输出端口的主控制芯片和从控制芯片，与主控制芯片相连的第一电路和与从控制芯片相连的第二电路，且第一电路和第二电路之间通过同步线相连，其中：输出端口，用于当本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线的电压发生变化；输入端口，用于当检测到同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。本发明实施例通过在主从控制芯片端各增加一个输出端口和输入端口，共同对两者之间的同步线进行输出控制和输入监测，并通过输入端口电压下降沿的变化触发中断程序，实现主从控制芯片双向实时状态同步。

Description

汽车控制器和应用于汽车控制器的状态同步方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车控制器和应用于汽车控制器的状态同步方法。

背景技术

汽车控制器是实现汽车启动、运行、进退、速度、停止等功能的核心控制器件，在硬件架构设计上主要采用主控制芯片和从控制芯片并行控制，通过对汽车的控制硬件和控制软件进行冗余备份，来提高汽车控制的安全性。因此，主控制芯片和从控制芯片之间的数据同步和状态同步就显得至关重要。

目前，采用主控制芯片和从控制芯片并行控制的汽车控制器，两个芯片之间一般采用SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线进行数据通讯，两者之间为主从式架构。主控制芯片为主控制端，从控制芯片为从控制端。主控制芯片通过SPI CS(片选信号)使能从控制芯片，产生SPI CLK(时钟信号)与从控制芯片保持同步，通过SPI OUT(输出)与SPI IN(输入)进行数据的双向通讯。

但是，SPI总线为主从式构架，只能实现单方向的主动通讯，即主控制芯片和从控制芯片采用查询应答的方式，从控制芯片的数据只有在接收到主控制芯片的指令时进行反馈，而从控制芯片不能主动与主控制芯片进行通讯，无法满足主控制芯片和从控制芯片双向主动实时同步的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种汽车控制器，可实现主从控制芯片双向实时状态同步，能够解决采用SPI主从式架构的主从控制芯片之间不能进行双向主动的状态同步问题。

本发明的第二个目的在于提出一种应用于汽车控制器的状态同步方法。

为达上述目的，根据本发明第一方面实施例提出了一种汽车控制器，包括：主控制芯片和从控制芯片，所述主控制芯片和从控制芯片上均设置有输入端口和输出端口，所述汽车控制器还包括：与所述主控制芯片上的输入端口和输出端口均相连的第一电路和与所述从控制芯片上的输入端口和输出端口均相连的第二电路，且所述第一电路和所述第二电路之间通过同步线相连，其中：所述输出端口，用于当本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使所述同步线的电压发生变化；所述输入端口，用于当检测到所述同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。。

本发明实施例的汽车控制器，通过在主从控制芯片端各增加一个输出端口和输入端口，共同对两者之间的同步线进行输出控制和输入监测，并通过输入端口电压下降沿的变化触发中断程序，实现主从控制芯片双向实时状态同步，解决了采用SPI主从式架构的主从控制芯片之间不能进行双向主动的状态同步问题。

为达上述目的，根据本发明第二方面实施例提出了一种应用于汽车控制器的状态同步方法，包括：当检测到本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使所述同步线的电压发生变化；当检测到所述同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。

本发明实施例的应用于汽车控制器的状态同步方法，通过在主从控制芯片端各增加一个输出端口和输入端口，共同对两者之间的同步线进行输出控制和输入监测，并通过输入端口电压下降沿的变化触发中断程序，实现主从控制芯片双向实时状态同步，解决了采用SPI主从式架构的主从控制芯片之间不能进行双向主动的状态同步问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的汽车控制器的结构示意图一。

图2为根据本发明一个实施例的汽车控制器的结构示意图二。

图3为根据本发明一个实施例的汽车控制器的结构示意图三。

图4为根据本发明一个实施例的汽车控制器的电路图。

图5为根据本发明一个实施例的应用于汽车控制器的状态同步方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的汽车控制器和应用于汽车控制器的状态同步方法。

本发明实施例提供了一种汽车控制器，该汽车控制器包括主控制芯片和从控制芯片，主控制芯片和从控制芯片上均设置有输入端口和输出端口，汽车控制器还包括：与主控制芯片上的输入端口和输出端口均相连的第一电路和与从控制芯片上的输入端口和输出端口均相连的第二电路，且第一电路和第二电路之间通过同步线相连，其中：输出端口，用于当本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线的电压发生变化；输入端口，用于当检测到同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。

具体地，主控制芯片和从控制芯片上均设置有输入端口和输出端口可以为：主控制芯片设有第一输入端口和第一输出端口，从控制芯片设有第二输入端口和第二输出端口。当然，此处仅为示例，本领域的技术人员还可以根据需要为主控制芯片和从控制芯片上的输入端口和输出端口设置不同的名称。

在本实施例中，第一输出端口在主控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线的电压发生变化；而第二输入端口在检测到同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知主控制芯片的状态。类似地，第二输出端口在从控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线的电压发生变化；而第一输入端口在检测到同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知从控制芯片的状态。

图1为根据本发明一个实施例的汽车控制器的结构示意图。

如图1所示，该汽车控制器包括：主控制芯片10、从控制芯片20、第一电路30、第二电路40和同步线50。

其中，主控制芯片10设有第一输入端口11和第一输出端口12，从控制芯片20设有第二输入端口21和第二输出端口22。第一电路30与第一输入端口11和第一输出端口12均相连，第二电路40与第二输入端口21和第二输出端口22均相连。第一电路30和第二电路40通过同步线50相连。

具体地，第一输出端口12在主控制芯片10的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线50的电压发生变化；而第二输入端口21在检测到同步线50的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知主控制芯片10的状态。

类似地，第二输出端口22在从控制芯片20的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线50的电压发生变化；而第一输入端口11在检测到同步线50的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知从控制芯片20的状态。

如图2所示，第一电路30可包括第一电压输入端31，第一上拉电路32和第一开关电路33。第二电路40可包括第二电压输入端41，第二上拉电路42和第二开关电路43。

第一上拉电路32的输入端与第一电压输入端31相连，第一上拉电路32的输出端与第一开关电路33的一端相连，第一开关电路33的另一端与第一输出端口12相连。

第二上拉电路42的输入端与第二电压输入端41相连，第二上拉电路42的输出端与第二开关电路43的一端相连，第二开关电路43的另一端与第二输出端口22相连。

第一电压输入端31用于为主控制芯片10提供电压。

第二电压输入端41用于为从控制芯片20提供电压。

第一开关电路33和第二开关电路43用于当本端控制芯片由第一状态切换为第二状态时，处于闭合状态，以使第一上拉电路32和第二上拉电路42输出端的电压由第一电平跳变为第二电平。

第一开关电路33和第二开关电路43还用于当本端控制芯片由第二状态切换为第一状态时，处于断开状态，以使第一上拉电路32和第二上拉电路42输出端的电压由第二电平跳变为第一电平。其中，第一状态为正常状态和故障状态中的一种，第二状态为正常状态和故障状态中的另一种；第一电平为高电平和低电平中的一种，第二电平为高电平和低电平中的另一种。

同步线50设置在第一电路30的第一上拉电路32的输出端和第二电路40的第二上拉电路42的输出端之间，用于实现第一电路30和第二电路40间电压的同步。

此外，如图3所示，本发明实施例的第一电路30还可包括第一保护电路34，第二电路40还可包括第二保护电路44。

第一保护电路34的一端与第一上拉电路32的输出端相连，第一保护电路34的另一端与第一输入端口11相连。

第二保护电路44的一端与第二上拉电路42的输出端相连，第二保护电路44的另一端与第二输入端口21相连。

第一保护电路34和第二保护电路44用于控制电流的单向传输。

在本发明的实施例中，具体的电路图可如图4所示，第一开关电路33可包括限流电阻R12和三极管Q11，限流电阻R12的一端与第一输出端口12相连，限流电阻R12的另一端与三极管Q11的基极相连，第一上拉电路32的输出端与三极管Q11的集电极相连，三极管Q11的发射极接地。

同理，第二开关电路43可包括限流电阻R22和三极管Q21，限流电阻R22的一端与第一输出端口22相连，限流电阻R22的另一端与三极管Q21的基极相连，第一上拉电路42的输出端与三极管Q21的集电极相连，三极管Q21的发射极接地。

第一保护电路34可包括二极管D11，二极管D11的正极与第一上拉电路32的输出端相连，二极管D11的负极与第一输入端口11相连。

同理，第二保护电路44可包括二极管D21，二极管D21的正极与第二上拉电路42的输出端相连，二极管D21的负极与第二输入端口21相连。

第一上拉电路32可包括第一上拉电阻R11，第二上拉电路42可包括第二上拉电阻R21。

举例来说，当主控制芯片10和从控制芯片20处于正常状态时，主控制芯片10的第一输出端口12和从控制芯片20的第二输出端口22输出低电平，三极管Q11和Q21处于断开状态，同步线50的电压为高电平。

当主控制芯片10发生故障时，第一输出端口12输出高电平，三极管Q11处于导通状态，同步线50的电压变为低电平，即产生电压的下降沿信号，从控制芯片20的第二输入端口21监测到同步线50的电压变化，从而触发中断程序，以响应主控制芯片10的故障状态。

同理，当从控制芯片20发生故障时，第二输出端口22输出高电平，三极管Q21处于导通状态，同步线50的电压变为低电平，即产生电压的下降沿信号，主控制芯片10的第一输入端口11监测到同步线50的电压变化，从而触发中断程序，以响应从控制芯片20的故障状态。

由此可以看出，采用图4所示的电路连接方式，主控制芯片10和从控制芯片20是对等的，同步线50由两者共同输出控制。当其中一端发生故障时，所在端的输出为高电平，同步线50的电压由高电平变为低电平，另一端监测到同步线50的电压的下降沿信号，从而触发中断，运行中断服务程序，以响应故障状态。由于主控制芯片10和从控制芯片20之间采用硬件电平下降沿中断触发的方式，因此两者之间的状态实现了实时同步，而且主控制芯片10和从控制芯片20任何一端的故障状态都可以通过同步线50实现状态的主动传递。

需要说明的是，图4仅为示例，不进行限定。

本发明实施例的汽车控制器，通过在主从控制芯片端各增加一个输出端口和输入端口，共同对两者之间的同步线进行输出控制和输入监测，并通过输入端口电压下降沿的变化触发中断程序，实现主从控制芯片双向实时状态同步，解决了采用SPI主从式架构的主从控制芯片之间不能进行双向主动的状态同步问题。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种应用于汽车控制器的状态同步方法。

图5为根据本发明一个实施例的应用于汽车控制器的状态同步方法的流程图。

如图5所示，该方法包括：

S501，当检测到本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使同步线的电压发生变化。

具体地，当检测到本端控制芯片由第一状态切换为第二状态时，可控制输出电压，以使同步线的电压由第一电平跳变为第二电平；也可以当检测到本端控制芯片由第二状态切换为第一状态时，控制输出电压，以使同步线的电压由第二电平跳变为第一电平。其中，第一状态为正常状态和故障状态中的一种，第二状态为正常状态和故障状态中的另一种；第一电平为高电平和低电平中的一种，第二电平为高电平和低电平中的另一种。

以主控制芯片为例进行说明，当检测到主控制芯片由正常状态切换为故障状态时，主控制芯片的输出电压为高电平，从而使同步线的电压由高电压跳变为低电压。

同理，当检测到从控制芯片由正常状态切换为故障状态时，从控制芯片的输出电压为高电平，从而使同步线的电压由高电压跳变为低电压。

S502，当检测到同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。

具体地，当检测到同步线的电压发生变化时，可触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。

以主控制芯片为例进行说明，当主控制芯片检测到同步线的电压发生变化时，可触发中断程序，以响应从控制芯片的状态。

同理，当从控制芯片检测到同步线的电压发生变化时，可触发中断程序，以响应主控制芯片的状态。

本发明实施例的应用于汽车控制器的状态同步方法，通过在主从控制芯片端各增加一个输出端口和输入端口，共同对两者之间的同步线进行输出控制和输入监测，并通过输入端口电压下降沿的变化触发中断程序，实现主从控制芯片双向实时状态同步，解决了采用SPI主从式架构的主从控制芯片之间不能进行双向主动的状态同步问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种汽车控制器，包括主控制芯片和从控制芯片，其特征在于，所述主控制芯片和从控制芯片上均设置有输入端口和输出端口，所述汽车控制器还包括：与所述主控制芯片上的输入端口和输出端口均相连的第一电路和与所述从控制芯片上的输入端口和输出端口均相连的第二电路，且所述第一电路和所述第二电路之间通过同步线相连，其中：

所述输出端口，用于当本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使所述同步线的电压发生变化；

所述输入端口，用于当检测到所述同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态；

所述第一电路和所述第二电路均包括：为本端控制芯片提供电压的电压输入端，输入端与所述电压输入端相连的上拉电路，与所述上拉电路的输出端相连的开关电路，所述开关电路的另一端与位于对应控制芯片上的所述输出端口相连，位于对应控制芯片上的所述输入端口也与所述上拉电路的输出端相连，其中：所述开关电路，用于当本端控制芯片由第一状态切换为第二状态时，处于闭合状态，以使所述上拉电路输出端的电压由第一电平跳变为第二电平；

其中，所述同步线，设置在所述第一电路和所述第二电路中上拉电路的输出端之间，用于实现第一电路和第二电路间电压的同步，并且所述第一电路和/或所述第二电路还包括：保护电路，所述保护电路位于所述输入端口和所述上拉电路的输出端之间，用于控制电流的单向传输。

2.根据权利要求1所述的汽车控制器，其特征在于，所述开关电路包括限流电阻和三极管，所述限流电阻的一端与所述输出端口相连，所述限流电阻的另一端与所述三极管的基极相连，所述上拉电路的输出端与所述三极管的集电极相连，所述三极管的发射极接地。

3.根据权利要求1所述的汽车控制器，其特征在于，所述保护电路包括二极管，所述二极管的正极与所述上拉电路的输出端相连，所述二极管的负极与对应控制芯片上的输入端口相连。

4.根据权利要求1所述的汽车控制器，其特征在于，所述上拉电路包括上拉电阻。

5.根据权利要求1所述的汽车控制器，其特征在于，所述开关电路，还用于：

当本端控制芯片由所述第二状态切换为所述第一状态时，处于断开状态，以使所述上拉电路输出端的电压由所述第二电平跳变为所述第一电平。

6.根据权利要求5所述的汽车控制器，其特征在于，所述第一状态为正常状态和故障状态中的一种，所述第二状态为正常状态和故障状态中的另一种；所述第一电平为高电平和低电平中的一种，所述第二电平为高电平和低电平中的另一种。

7.一种应用于权利要求1-6任一项所述的汽车控制器的状态同步方法，其特征在于，所述方法包括：

当检测到本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使所述同步线的电压发生变化，其中，所述当检测到本端控制芯片的状态发生切换时，控制输出电压，以使所述同步线的电压发生变化，包括：当检测到本端控制芯片由第一状态切换为第二状态时，控制输出电压，以使所述同步线的电压由第一电平跳变为第二电平；或者当检测到本端控制芯片由第二状态切换为第一状态时，控制输出电压，以使所述同步线的电压由第二电平跳变为第一电平；

当检测到所述同步线的电压发生变化时，触发中断程序，以实时获知对端控制芯片的状态。